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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Stromrichter, insbesondere einen elektrischen Stromrichter mit einem Gleichspannungsanschluss.
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Stand der Technik
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Elektrische Stromrichter, insbesondere Wechselrichter, finden in zahlreichen technischen Gebieten Einsatz. Beispielsweise werden solche Wechselrichter in elektrischen Antriebssystemen von Elektro- oder Hybridfahrzeugen verwendet. Die dabei eingesetzten Wechselrichter, insbesondere getaktete Wechselrichter, wie zum Beispiel Pulswechselrichter (PWR) erzeugen naturgemäß elektrisch Gleichtakt- und Gegentaktstörungen. Um diese Störungen zu minimieren, müssen in der Regel geeignete Filtervorrichtungen vorgesehen sein, die die Emission von Störgrößen in Richtung eines Versorgungsnetzes, wie zum Beispiel dem Hochvoltnetz eines Elektrofahrzeuges, reduzieren. Hierzu existieren bereits zahlreiche Richtlinien und Vorschriften, die eine maximal zulässige Emission von Störungen vorgeben.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 054 005 A1 offenbart ein elektrisches Gerät mit einem Wechselrichter und einem EMV-Filter. Das EMV-Filter umfasst Entstörkondensatoren und eine Gleichtaktunterdrückungsdrossel mit einem magnetisch wirksamen Kern. Die Gleichtaktanschlüsse des Wechselrichters sind über die Gleichtaktunterdrückungsdrossel mit Stromversorgungsanschlüssen und über die Entstörkondensatoren mit einem Masseanschluss verbunden.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart einen elektrischen Stromrichter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Demgemäß ist vorgesehen:
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Ein elektrischer Stromrichter mit einem Gleichspannungsanschluss. Der Stromrichter umfasst eine Kühleinrichtung und eine Filtervorrichtung, insbesondere eine Filtervorrichtung zur Unterdrückung von Gleich- und/oder Gegentaktstörungen. Die Kühleinrichtung ist dazu ausgelegt, leistungselektronische Komponenten des Stromrichters zu entwärmen. Die Filtervorrichtung ist elektrisch mit dem Gleichspannungsanschluss des Stromrichters gekoppelt. Die Filtervorrichtung umfasst ein Spulenmodul mit mindestens einer Induktivität. Das Spulenmodul ist thermisch mit der Kühleinrichtung gekoppelt.
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Vorteile der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass elektrische Stromrichter, wie zum Beispiel getaktete Wechselrichter, elektrische Störungen generieren können, die sich über einen Gleichspannungsanschluss an ein angeschlossenes Energieversorgungsnetz, wie zum Beispiel ein Hochvoltbordnetz eines Elektro- oder Hybridfahrzeuges ausbreiten können. Daher müssen derartige Gleich- und Gegentaktstörungen mittels geeigneter Filtereinrichtung eliminiert oder zumindest reduziert werden. Bei der Filterung derartiger Störungen wird elektrische Energie in Wärmeenergie umgesetzt, die zu einer Erwärmung der Filtereinrichtung führen kann.
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Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine effiziente Entwärmung bzw. Kühlung der Komponenten einer solchen Filtereinrichtung zur Entstörung des Stromrichters am Gleichspannungsanschluss vorzusehen. Hierzu sieht die vorliegende Erfindung eine gemeinsame Entwärmung bzw. Kühlung der Komponenten der elektrischen Filtereinrichtung und der weiteren Komponenten, insbesondere der leistungselektronischen Komponenten des Wechselrichters vor. Auf diese Weise kann einerseits die entstehende Wärmeenergie in der Filtereinrichtung effizient abgeführt werden, und andererseits kann durch die kombinierte Entwärmung der Filterkomponenten und der leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters eine effiziente Entwärmung bei sehr geringem Bedarf an Bauraum erreicht werden. Hierdurch kann das Volumen des Stromrichters mit der Filtereinrichtung verkleinert werden. Darüber hinaus erfordert die kombinierte Entwärmung der Filtereinrichtung und der leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters einen geringeren Aufwand und somit auch geringere Kosten.
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Bei den leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters kann es sich um beliebige Komponenten des Stromrichters handeln, in denen während des Betriebs des Stromrichters Wärme entsteht. Die leistungselektronischen Komponenten umfassen insbesondere die elektrischen Schaltelemente zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Stromrichters. Darüber hinaus können die leistungselektronischen Komponenten auch weitere Komponenten, insbesondere auch Komponenten der Ansteuerung für die zuvor genannten Schaltelemente, wie zum Beispiel Treiberstufen oder ähnliches, umfassen.
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Da die leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters in der Regel ohnehin entwärmt, das heißt gekühlt werden müssen, ist hierfür eine entsprechende Kühleinrichtung vorhanden. Diese kann auf einfache Weise erweitert werden, um auch die Bauelemente der Filtereinrichtung zur Entstörung des Gleichspannungsanschlusses des Stromrichters zu entwärmen. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand eine effiziente Entwärmung Gesamtsystems aus Filtereinrichtung und Leistungselektronik des Stromrichters entwärmt bzw. gekühlt werden.
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Die Filtereinrichtung zur Unterdrückung von Gleich- und/oder Gegentaktstörungen des Stromrichters kann insbesondere mindestens ein Spulenmodul umfassen. Dieses Spulenmodul kann beispielsweise eine oder mehrere Induktivitäten zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen und/oder Gegentaktstörungen umfassen. Beispielsweise können die Spulen für die entsprechenden Induktivitäten auf einem Rundkörper wie zum Beispiel einem Kern in Form eines Torroides oder ähnlichem aufgewickelt sein. Derartige Induktivitäten ermöglichen eine effiziente Filterung von Gleich- und Gegentaktstörungen. Darüber hinaus lassen sich solche Induktivitäten auch sehr gut in einem Trägerelement integrieren, um hierdurch eine effiziente Entwärmung der Induktivität zu erzielen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Filtervorrichtung des elektrischen Stromrichters mindestens ein erstes Kondensatormodul. Das erste Kondensatormodul kann elektrisch mit dem Spulenmodul gekoppelt sein. Ferner kann das erste Kondensatormodul auch thermisch mit der Kühleinrichtung gekoppelt sein. Auf diese Weise kann auch die in Wärme umgesetzte elektrische Energie, welche bei der Filterung der Störanteile mittels dem ersten Kondensatormodul entstehen, ebenfalls mittels der Kühleinrichtung abgeführt werden. Durch die Kombination von kapazitiven Filterelementen und induktiven Filterelementen kann eine besonders effiziente Filterung der Störungen, insbesondere von Gleich- und Gegentaktstörungen erzielt werden. Hierbei kann die während der Filterung entstehende Wärmeenergie mittels der gemeinsamen Kühleinrichtung abgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Kondensatormodul mehrere Kondensatoren. Die Kühleinrichtung kann ferner mindestens eine Öffnung umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Kondensatoren des ersten Kondensatormoduls aufzunehmen. Auf diese Weise können die Kondensatoren des ersten Kondensatormoduls in die Kühleinrichtung „eingebettet“ werden. Gegebenenfalls kann mittels eines thermisch leitfähigen Klebstoffes oder eines anderen thermisch leitfähigen Mediums, wie zum Beispiel einer Wärmeleitpaste oder ähnlichem, der thermische Übergang zwischen den Kondensatoren und der Kühleinrichtung noch zusätzlich verbessert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Spulenmodul einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss. Das erste Kondensatormodul der Filtervorrichtung kann hierbei elektrisch mit dem ersten Anschluss des Spulenmoduls gekoppelt sein. Ferner kann die Filtervorrichtung ein zweites Kondensatormodul umfassen. Das zweite Kondensatormodul kann elektrisch mit dem zweiten Anschluss des Spulenmoduls gekoppelt sein. Ferner können neben dem Spulenmodul auch das erste Kondensatormodul und/oder das zweite Kondensatormodul thermisch mit der Kühleinrichtung gekoppelt sein.
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Eine derartige Konfiguration aus einer Serienschaltung eines ersten Kondensatormoduls, eines Spulenmoduls und einem zweiten Kondensatormodul ermöglicht eine effiziente Filterung von Störungen, insbesondere von Gleichtakt- und Gegentaktstörungen. Der modulare, geschichtete Aufbau aus den zwei Kondensatormodulen und dem dazwischen angeordneten Spulenmodul ermöglicht dabei einen modularen Aufbau, der gezielt an die zu erwartenden Störungen des jeweiligen Stromrichters angepasst werden kann. Darüber hinaus kann durch die thermische Kopplung der einzelnen Module mit der Kühleinrichtung, welche auch die leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters kühlt, eine effiziente und kompakte Entwärmung des Gesamtsystems erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das erste Kondensatormodul und/oder das zweite Kondensatormodul jeweils eine Leiterplatte. Die einzelnen Bauelemente des jeweiligen Kondensatormoduls können auf der jeweiligen Leiterplatte angeordnet werden. Hierbei kann auch eine elektrische Kontaktierung erfolgen. Auf diese Weise können die einzelnen Kondensatormodule in einer Form bereitgestellt werden, welche eine effiziente Weiterverarbeitung ermöglicht. Insbesondere können jeweils geeignete Kondensatormodule und/oder Spulenmodule ausgewählt und miteinander kombiniert werden, so dass die Filtereigenschaften jeweils auf den entsprechenden Stromrichter und dessen Störeigenschaften angepasst werden können.
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Ferner ist es auch möglich, die Induktivität des Spulenmoduls mit einem toroidförmigen oder hohlzylinderartigen magnetischen Kern auszuführen, um welchen die Windungen der Induktivität herumgeführt sind. In einer Ausführungsform können hierbei beispielsweise elektrisch leitfähige Strukturen, wie zum Beispiel metallische Stäbe o. ä., In einem inneren Bereich des magnetischen Kerns von einer Leiterplatte des ersten Kondensatormoduls zu einer Leiterplatte des zweiten Kondensatormoduls geführt werden. Weitere elektrisch leitfähige Strukturen können darüber hinaus in einem Außenbereich des magnetischen Kerns von der Leiterplatte des zweiten Kondensatormoduls zu der Leiterplatte des ersten Kondensatormoduls geführt werden. Ferner können jeweils eine elektrisch leitfähige Struktur von dem Innenbereich mit einer elektrischen leidlichen Struktur des Außenbereichs mittels Leiterbahnen oder ähnlichem auf den Leiterplatten der Kondensatormodule miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann eine spulenartige Struktur um den magnetischen Kern herum gebildet werden. Beispielsweise können für die elektrisch leitfähigen Strukturen zwischen den beiden Leiterplatten metallische Stäbe verwendet werden, die mittels einer Pressverbindung, Verbindungen, Schweißverbindungen oder ähnlichem mit Leiterbahnen auf den Leiterplatten elektrisch verbunden werden.
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Als magnetischer Kern, insbesondere als ringförmiger Kern kann ein magnetischer Kern aus einem beliebigen geeigneten Material verwendet werden. Der magnetische Kern kann hierbei bei Bedarf gegebenenfalls Luftspalte o. ä. aufweisen. Die Luftspalte können mit einem geeigneten Füllmaterial ausgefüllt sein, um beispielsweise die magnetischen Eigenschaften und/oder Stabilität des magnetischen Kerns zu beeinflussen. Ferner können auch sogenannte Pulverkerne oder Kerne mit verteilten Luftspalte verwendet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfassen die leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters elektrische Halbleiterschalter. Insbesondere können die leistungselektronischen Komponenten MOSFET oder bipolare Transistoren mit einem isolierten Gateanschluss (IGBT) umfassen. Darüber hinaus können die leistungselektronischen Komponenten auch Komponenten der Ansteuerelektronik für die Halbleiterschalter des Stromrichters umfassen. An diesen leistungselektronischen Komponenten entstehen während des Betriebs in der Regel elektrische Verluste, die zu einer Erwärmung der entsprechenden Komponenten führen. Diese Wärme sollte, wie auch die Wärme an den Komponenten der Filtervorrichtung, abgeführt werden, um eine Beschädigung der Bauteile zu vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kühleinrichtung einen metallischen Kühlkörper. Metallische Kühlkörper eignen sich besonders gut zur Ableitung von Wärmeenergie. Darüber hinaus können metallische Kühlkörper auch sehr gut mechanisch verarbeitet werden, um eine Struktur zur Aufnahme der zu entwärmenden Komponenten zu ermöglichen. Beispielsweise können in einen solchen Kühlkörper Aussparungen oder Vertiefungen eingebracht werden, in denen jeweils ein oder mehrere Bauelemente eingebracht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Kühleinrichtung eine flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung. Die Kühleinrichtung kann beispielsweise mittels einem Kühlmedium, wie zum Beispiel Wasser oder einer anderen Kühlflüssigkeit gekühlt werden. Auf diese Weise kann die entstehende Wärmeenergie aus der Kühleinrichtung besonders effizient abtransportiert werden. Darüber hinaus sind auch jedoch beliebige andere Kühleinrichtungen, wie zum Beispiel aktiv luftgekühlte oder auch passiv gekühlte Kühleinrichtungen möglich.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
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Figurenliste
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- 1: eine Darstellung eines Prinzipschaltbilds des elektrischen Stromrichters gemäß einer Ausführungsform;
- 2: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtervorrichtung eines elektrischen Stromrichters gemäß einer Ausführungsform;
- 3: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtervorrichtung eines elektrischen Stromrichters gemäß einer weiteren Ausführungsform; und
- 4: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtervorrichtung für einen elektrischen Stromrichter gemäß noch einer weiteren Ausführungsform.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Gleichspannungs-Filtervorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Gleichspannungs-Filtervorrichtung 1, im Folgenden kurz Filtervorrichtung genannt, umfasst ein erstes Kondensatormodul 10, ein zweites Kondensatormodul 30 sowie ein Spulenmodul 20. An einem Eingangsanschluss E kann zwischen einem ersten Anschlusspunkt 11 und einem zweiten Anschlusspunkt 12 eine Gleichspannung bereitgestellt werden. Zwischen dem ersten Anschlusspunkt 11 und dem zweiten Anschlusspunkt 12 des Eingangsanschlusses E ist ein erster Kondensator C1 angeordnet. Dieser erste Kondensator C1 wird auch als X-Kondensator bezeichnet. Der erste Kondensator C1 dient zur Filterung von Gegentaktstörungen. Weiterhin ist zwischen dem ersten Anschlusspunkt 11 des Eingangsanschlusses E und einem Bezugspotential B ein zweiter Kondensator C2 vorgesehen. Analog ist zwischen dem zweiten Anschlusspunkt 12 des Eingangsanschlusses E und dem Bezugspotential B ein dritter Kondensator C3 vorgesehen. Der zweite Kondensator C2 und der dritte Kondensator C3 werden auch als Y-Kondensatoren bezeichnet. Der zweite Kondensator C2 und der dritte Kondensator C3 dienen zur Filterung von Gleichtaktstörungen.
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Das zweite Kondensatormodul 30 ist analog zu dem ersten Kondensatormodul 10 aufgebaut. Ein Ausgangsanschluss A mit einem ersten Anschlusspunkt 31 und einem zweiten Anschlusspunkt 32 kann beispielsweise mit einem Eingangsanschluss eines elektrischen Stromrichters 2, wie zum Beispiel einem Wechselrichter, insbesondere einem Pulswechselrichter oder ähnlichem gekoppelt werden.
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Das zweite Kondensatormodul 30 umfasst einen vierten Kondensator C4, der zwischen dem ersten Anschlusspunkt 31 und dem zweiten Anschlusspunkt 32 des Ausgangsanschlusses A angeordnet ist. Bei dem vierten Kondensator C4 handelt es sich ebenfalls um einen X-Kondensator zur Filterung von Gegentaktstörungen. Weiterhin ist zwischen dem ersten Anschlusspunkt 31 des Ausgangsanschlusses A und dem Bezugspotential B ein fünfter Kondensator C5 vorgesehen. Zwischen dem zweiten Anschlusspunkt 32 des Ausgangsanschlusses A dem Bezugspotential B ist ein sechster Kondensator C6 angeordnet. Der fünfte Kondensator C5 und der sechste Kondensator C6 dienen ebenfalls als Y-Kondensatoren zur Filterung von Gleichtaktstörungen.
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Zwischen dem ersten Kondensatormodul 10 und dem zweiten Kondensatormodul 30 ist ein Spulenmodul 20 angeordnet. Das Spulenmodul 20 umfasst eine Gleichtakt-Gegentakt-Drossel. Insbesondere kann eine erste Induktivität L1a, L1b zwischen dem ersten Anschlusspunkt 11 des Eingangsanschlusses E und dem ersten Anschlusspunkt 31 des Ausgangsanschlusses A angeordnet sein. Analog kann zwischen dem zweiten Anschlusspunkt 12 des Eingangsanschlusses E und dem zweiten Anschlusspunkt 32 des Ausgangsanschlusses A eine zweite Induktivität L2a, L2b angeordnet sein.
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Darüber hinaus kann das Spulenmodul 20 beispielsweise auch mittels eines ringförmigen, insbesondere toroidförmigen oder als Hohlzylinder ausgebildeten magnetischen Kerns gebildet werden, um welchen eine oder mehrere Windungen herum gewickelt sind. Beispielsweise können in einem Innenbereich des magnetischen Kerns elektrisch leitfähige Verbindungen vorgesehen sein, welche eine elektrisch leitfähige Verbindung von dem ersten Kondensatormodul 10 zu dem zweiten Kondensatormodul 30 herstellen. Weiterhin können elektrisch leitfähige Verbindungen in einem Außenbereich des magnetischen Kerns vorgesehen sein, welche ebenfalls elektrische Verbindungen zwischen dem zweiten Kondensatormodul 30 und dem ersten Kondensatormodul 10 herstellen. Auf den Leiterplatten des ersten Kondensatormodul 10 und des zweiten Kondensatormodul 30 können darüber hinaus Leiterbahnen vorgesehen sein, welche jeweils eine elektrisch leitfähige Verbindung des Innenbereichs des magnetischen Kerns mit einer elektrisch leitfähigen Verbindung im Außenbereich elektrisch verbinden. Auf diese Weise kann durch die elektrisch leitfähigen Verbindungen im Innenbereich, die Leiterbahnen auf den Leiterplatten der Kondensatormodule 10 und 30 sowie die elektrisch leitfähigen Verbindungen im Außenbereich eine oder mehrere Spulen gebildet werden, welche um den magnetischen Kern herum angeordnet sind. Hierdurch kann eine besonders effiziente Anordnung der Induktivitäten für das Spulenmodul 20 erreicht werden.
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Die Filtervorrichutng 1 bann an dem Ausgansanschluss A beispielsweise an einer Stromrichterschaltung 2 angeschlossen sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtervorrichtung 1 für einen elektrischen Stromrichter gemäß einer Ausführungsform. Die Filtervorrichtung 1 umfasst beispielsweise ein erstes Kondensatormodul 10, ein zweites Kondensatormodul 30 und ein Spulenmodul 20, wie sie im Zusammenhang mit 1 beschrieben worden sind. Grundsätzlich kann die Filtervorrichtung 1 jedoch auch nur das Spulenmodul 20, oder ein Spulenmodul 20 mit nur einem Kondensatormodul 10 oder 30 umfassen.
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Der X-Kondensator C1, C2 und die Y-Kondensatoren C2, C3, C5, C6 für das erste Kondensatormodul 10 und das zweite Kondensatormodul 30 können beispielsweise jeweils auf einem Leiterplattensubstrat 19, 39 angeordnet sein. Ferner kann auf dem Leiterplattensubstrat 19 des ersten Kondensatormoduls 10 die Anschlüsse 11, 12 für den Eingangsanschluss vorgesehen sein. Analog können auf dem Leiterplattensubstrat 39 für das zweite Kondensatormodul 30 gegebenenfalls Anschlüsse 31, 32 zum Anschluss der Filtervorrichtung 1 an den Stromrichterschaltung 2 vorgesehen sein.
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Die Induktivitäten 21 des Spulenmoduls 20 können beispielsweise in Aussparungen 24 eines Trägerelements 22 vorgesehen sein. Beispielsweise können die Induktivitäten 21 des Spulenelements 20 in Form von Spulenwicklungen auf einem torroidförmigen Spulenkern (Rundkern) angebracht werden. Zur besseren thermischen Kopplung kann in den Aussparungen 24 zwischen dem Trägerelement 22 und der Induktivität 21 ein thermisch leitfähiges Medium, wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder ein thermisch leitfähiger Kleber eingebracht werden. Die Anschlüsse der Induktivität 21 können mit den korrespondierenden Anschlüssen des ersten Kondensatormoduls 10 und/oder des zweiten Kondensatormoduls 30 verbunden werden. Zur elektrischen Verbindung der Komponenten zwischen den beiden Seiten des Trägerelements 22 des Spulenmoduls 20 können in das Trägerelement 22 geeignete elektrisch leitfähige Verbindungen 25, insbesondere geeignete Hochstromverbindungen eingebracht werden. Diese sind elektrisch isoliert von dem Trägerelement 22 angebracht. Bei dem Trägerelement 22 kann es sich beispielsweise um eine Fortsetzung eines Kühlelements 42 für die leistungselektronischen Komponenten 50 der Stromrichterschaltung 2 handeln. Beispielsweise kann das Kühlelement 42 für die leistungselektronischen Komponenten 50 der Stromrichterschaltung 2 und das Trägerelement 22 für das Spulenmodul 20 aus einem gemeinsamen Materialstück hergestellt sein. Darüber hinaus ist es jedoch auch möglich, dass das Trägerelement 22 und das Kühlelement 42 als separate Bauelemente ausgeführt werden, die thermisch miteinander gekoppelt sind. Insbesondere kann das Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 aus einem metallischen Werkstoff mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt sein.
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Das erste Kondensatormodul 10 mit den entsprechenden Filterkondensatoren C1, C2, C3 ist auf einer Seite des Spulenmoduls 20 angeordnet. Das zweite Kondensatormodul 30 ist auf einer anderen Seite des Spulenmoduls 20 angeordnet, die der Seite mit dem ersten Spulenmodul 10 gegenüberliegt. Insbesondere können das erste Kondensatormodul 10 und das zweite Kondensatormodul 30 thermisch mit dem Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 gekoppelt sein. Beispielsweise können die Leiterplattensubstrate 19, 39 des ersten und zweiten Spulenmoduls 10, 30 thermisch mit dem Trägerelement 22 gekoppelt werden. Hierzu kann beispielsweise ein thermisch leitfähiges Material, wie beispielsweise eine Wärmeleitpaste oder ein thermisch leitfähiger Kleber zwischen dem ersten Kondensatormodul 10 bzw. dem zweiten Kondensatormodul 30 und dem Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 vorgesehen sein.
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Das Kühlelement 42 für die leistungselektronischen Komponenten 50 des Stromrichters und das Trägerelement 42 des Spulenmoduls 20 können somit gemeinsam entwärmt, das heißt gekühlt werden. Beispielsweise kann die Kühlung mittels einer passiven Kühlung durch Konvektion von Wärme erfolgen. Darüber hinaus ist auch eine aktive Kühlung mittels eines geeigneten Kühlmedium beispielsweise Luft, Flüssigkeit oder einem anderen Fluid möglich.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtereinrichtung 1 für eine Stromrichterschaltung 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei gelten die Ausführungen, die bereits zuvor im Zusammenhang mit 2 gemacht wurden. Die Ausführungsform in 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform in 2 dahingehend, dass die Bauelemente, insbesondere die kapazitiven Bauelemente C1, C2, C3 eines Kondensatormoduls 10 in Richtung des Spulenmoduls 20 weisen. Insbesondere können dabei in dem Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 weitere Vertiefungen 26 vorgesehen sein. Auf diese Weise können die Bauelemente des ersten Kondensatormodule 10, wie z.B. die Kondensatoren C1, C2, C3 in diese Vertiefungen 26 eingebracht werden. Für eine geeignete thermische Kopplung kann ein thermisch leitfähiges Material wie eine Wärmeleitpaste oder ein thermisch leitfähiger Kleber eingebracht werden. Hierdurch kann die in den Kondensatoren C1, C2, C3 umgesetzte Wärme an das Trägerelement 22 des Spulenelements 20 weitergegeben werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Filtereinrichtung 1 für einen elektrischen Stromrichter gemäß noch einer weiteren Ausführungsform. Auch hierbei gelten die zuvor im Zusammenhang mit 2 und 3 gemachten Ausführungen. Die Ausführungsform in 4 unterscheidet sich von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch, dass in diesem Fall sowohl die Bauelemente des ersten Kondensatormoduls 10 als auch die Bauelemente des zweiten Kondensatormoduls 30 jeweils dem Spulenmodul 20 zugewandt sind. Hierbei können in dem Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 Vertiefungen 26 vorgesehen sein, in welche die Bauelemente, insbesondere die Kondensatoren C1, C2, C3 des ersten Spulenmoduls 10 hineinragen können. Analog können die Bauelemente des zweiten Kondensatormoduls 30, insbesondere die Kondensatoren C4, C5, C6 in weitere Vertiefungen 27 des Trägerelements 22 des Spulenmoduls 20 hineinragen. Auch hierbei kann jeweils ein thermisch leitfähiges Material wie eine Wärmeleitpaste oder thermisch leitfähiger Kleber in die Vertiefung 26, 27 eingebracht werden, um die thermische Kopplung zwischen den Bauelementen, insbesondere den Kondensatoren C1 - C6 des ersten und zweiten Kondensatormoduls 10, 30 mit dem Trägerelement 22 des Spulenmoduls 20 zu verbessern.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine modular aufgebaute Filtervorrichtung für Störungen, insbesondere Gleich- und Gegentaktstörungen eines Stromrichters wie einem Pulswechselrichter. Die Entwärmung der Bauelemente für die Filtervorrichtung erfolgt hierbei mittels einer Kühleinrichtung, die auch für die Entwärmung der leistungselektronischen Komponenten des Stromrichters vorgesehen ist. Auf diese Weise kann eine effiziente Entwärmung der Bauelemente der Filtervorrichtung bei geringem Material- und Volumenbedarf erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010054005 A1 [0003]
